JP2010049239A - 投写型画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シンチレーションの発生を低減し、画像のひずみを抑制することができる投写型画像表示装置を提供する。
【解決手段】投写型画像表示装置は、フレネルレンズ２１と拡散部材（レンチキュラーレンズスクリーン）２２とを含むスクリーン２と、フレネルレンズ２１又は拡散部材２２をその出射面と平行な面内で移動させる駆動機構４と、これらを支持する筐体１０とを備えている。筺体１０に対し、スクリーン２のフレネルレンズ２１又は拡散部材２２の自重を支持するため、弾性支持体であるコイルばね６１ａ，６１ｂが設けられている。また、フレネルレンズ２１又は拡散部材２２を当該出射面と平行な面内に移動可能に保持する保持手段（弾性保持ユニット５０）が設けられている。
【選択図】図５

Description

本発明は、投写型画像表示装置に関し、特に、投写型画像表示装置のスクリーンを移動させてシンチレーションを抑制する技術に関する。

従来より、背面投写型プロジェクションテレビ等の投写型画像表示装置では、光源としてランプが用いられていたが、近年、表示画像の高画質化又は高輝度化のため、光源として、例えばレーザを用いることが検討されている。

このように光源としてレーザを用いた場合、スクリーンにおいて拡散されたレーザ光が不規則に干渉し合って斑点状の模様（スペックルパターン）を生じ、画面のぎらつき（ちらつき）として観察される、シンチレーションと呼ばれる現象が顕著に現れることが知られている。

シンチレーションを低減する方法として、スクリーンを、当該スクリーンの出射面（表示面）に垂直な方向、又はスクリーンの長手方向若しくは幅方向に振動させる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、スクリーンを出射面に垂直な方向に振動させた場合、投写光学系の焦点位置に対して表示面が前後に変位することになるため、解像度の劣化が生じる。

また、スクリーンを長手方向又は幅方向に振動させた場合、スクリーンが移動と停止を繰り返しながら断続的に移動するため、スクリーンが停止している時には強いシンチレーションが発生し、スクリーンが移動している時にはシンチレーションが観察されなくなる、という状態が繰り返される（すなわち、シンチレーションの強弱の変化が繰り返される）ことになる。

そこで、スクリーンの構成要素であるレンチキュラーレンズスクリーンを、ゴム等の弾性体で支持し、その出射面に平行な面内において連続的に円運動させることにより、シンチレーションを低減する技術が提案されている（例えば、特許文献２乃至４参照）。

特開昭５５−６５９４０号公報（第４〜６頁、図１、図２） 特開２００７−２９８９４５号公報（第５〜７頁、図２） 特開２００７−２８６３４６号公報（第８頁、図４） 特開２００７−３２８００２号公報（第７頁、図５）

このようにスクリーンの構成要素（レンチキュラーレンズスクリーン）を円運動させる構成では、スクリーンの構成要素を円運動させるための大きなトルクを発生するモータ等が必要になり、投写型画像表示装置を小型化、軽量化する上での妨げとなる。また、ゴム等の弾性体によりスクリーンを支持する場合、面内円運動を安定して支持することが困難である。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、シンチレーションの発生を低減すると共に、小型化及び軽量化が可能な投写型画像表示装置を提供することを目的とする。

本発明に係る投写型画像表示装置は、画像信号に応じて光を出射する光学エンジンと、該光学エンジンから出射された光が入射して平行光として出射するフレネルレンズと、フレネルレンズから出射された平行光を拡散し、拡散光として出射する拡散部材と、フレネルレンズ又は拡散部材を、フレネルレンズ又は拡散部材の出射面と平行な面内で移動させる駆動部と、フレネルレンズ、拡散部材及び駆動部を支持する筐体と、筺体に対し、フレネルレンズ又は拡散部材の自重を支持する弾性支持体と、フレネルレンズ又は拡散部材を当該出射面と平行な面内に移動可能に保持する保持手段とを備えて構成される。

本発明の投写型画像表示装置によれば、シンチレーションを低減すると共に、投写型画像表示装置の小型化及び軽量化を実現することができる。

この発明の実施の形態１に係る投写型画像表示装置の構成を示す図である。 図１の投写型画像表示装置のスクリーンを示す正面図である。 図１の投写型画像表示装置のフレネルレンズの駆動機構を示す正面図である。 図３の駆動機構の基本構成を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１におけるフレネルレンズの支持機構を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１におけるフレネルレンズの支持機構を示す正面図である。 この発明の実施の形態１におけるフレネルレンズの支持機構に対して、ばね部材を設けなかった場合の構成例を示す正面図である。 この発明の実施の形態２におけるフレネルレンズの支持機構を示す正面図である。 この発明の実施の形態２におけるフレネルレンズの支持機構の部分断面図である。 この発明の実施の形態２におけるフレネルレンズの支持機構の部分断面図である。 この発明の実施の形態２におけるフレネルレンズの支持機構の部分断面図である。 この発明の実施の形態２における第１の板ばねを示す斜視図である。 この発明の実施の形態２における第２の板ばねを示す斜視図である。 この発明の実施の形態２における第３の板ばねを示す斜視図である。 この発明の実施の形態２においてフレネルレンズが＋Ｘ方向に移動した状態を示す正面図である。 この発明の実施の形態２においてフレネルレンズが−Ｘ方向に移動した状態を示す正面図である。 この発明の実施の形態２においてフレネルレンズが＋Ｙ方向に移動した状態を示す正面図である。 この発明の実施の形態２においてフレネルレンズが−Ｙ方向に移動した状態を示す正面図である。 この発明の実施の形態２において、第３の板ばねをフレネルレンズの中心軸に対称に配置した構成を示す斜視図である。 この発明の実施の形態２において、第３の板ばねをフレネルレンズの中心軸に非対称に配置した構成を示す斜視図である。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１の投写型画像表示装置の基本構成を示す図である。図１に示すように、投写型画像表示装置は、背面投写型の画像表示装置であり、スクリーンユニット２００と、このスクリーンユニット２００に背面から画像を投写する光学エンジン１００とを備えている。

光学エンジン１００は、光源としてのレーザモジュール１０１と、このレーザモジュール１０１から出射された光を入力信号に応じて空間変調する空間変調素子としてのＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）１０２と、画像をスクリーン２に拡大投写する投写光学系１０３とを備えている。

スクリーンユニット２００は、光学エンジン１００からの投写光が入射するスクリーン２を有している。スクリーン２は、光学エンジン１００からの投写光を平行光として出射するフレネルレンズ２１と、フレネルレンズ２１から出射された光を拡散して拡散光として出射するレンチキュラーレンズスクリーン２２（拡散部材）とを重ね合わせて構成される。なお、レンチキュラーレンズスクリーン２２は、図示しないレンチキュラーレンズシート、散乱層及びブラックストライプなどが積層されたものであり、フレネルレンズ２１よりも大きい外形寸法を有している。

スクリーン２を構成するフレネルレンズ２１及びレンチキュラーレンズスクリーン２２（いずれも矩形状）は、それぞれの四辺を筺体１０によって保持されている。筺体１０は、略コの字状の断面を有しており、スクリーン２の入射面の端部に対向する後方壁部１１と、スクリーン２の出射面の端部に対向する前方壁部１２と、これら壁部１１，１２を繋ぐ側方壁部１３とを有している。側方壁部１３の前方壁部１２側には、レンチキュラーレンズスクリーン２２の端部を保持するための凹部１４が形成されている。前方壁部１２と、凹部１４の内面１４ａ（前方壁部１２に対向する面）との間に、レンチキュラーレンズスクリーン２２の端部が係合し、これによりレンチキュラーレンズスクリーン２２が支持されている。

なお、図１において、スクリーン２の表面（表示面：出射面）に平行な面をＸＹ面とし、スクリーン２の表面に直交する方向をＺ方向とする。Ｚ方向において、光学エンジン１００からの光が進行する方向を前方とし、その反対方向を後方とする。また、スクリーン２の表面（ＸＹ面）において、観察者から見た左右方向をＸ方向とし、上下方向をＹ方向とする。

フレネルレンズ２１は、スクリーン２の面内（ＸＹ面内）において移動できるように、筺体１０の側方壁部１３の内面との間に、Ｘ方向及びＹ方向に所定のクリアランスＣが生じるように保持されている。フレネルレンズ２１の支持方法については、後述する。

図２は、図１に示した投写型画像表示装置のスクリーンユニット２００の正面図である。筺体１０には、モータ４０と、モータ４０によって駆動されるカム４１とを含む駆動機構（駆動部）４が設けられている。なお、モータ４０は、筺体１０に対し、図示しない固定部材により固定されている。

フレネルレンズ２１の下端には、当該フレネルレンズ２１の下端の幅に亘って延在する台座３２が接着等により固定されている。台座３２の長手方向（Ｘ方向）中央には、伝達部材３０が一体に形成されている。伝達部材３０には、カム４１が挿入される穴３１が形成されている。

図３及び図４は、駆動機構４の基本構成を説明するための正面図及び斜視図である。カム４１は、駆動機構４のモータ４０の出力軸４０ａに取り付けられた円筒又は円板状の部材であり、カム４１の中心は、回転中心（出力軸４０ａの中心）に対して所定量ｅだけ偏心（オフセット）している。カム４１は、フレネルレンズ２１の下端縁に取り付けられた伝達部材３０の円形の穴部３１に係合している。

モータ４０が回転すると、カム４１は図３に示す矢印Ｂで示すように円運動し、カム４１と伝達部材３０の穴部３１との係合（摺動）により、フレネルレンズ２１がＸＹ面内において円形の軌跡を描くように連続的に且つ周期的に移動する（図２に矢印Ａで示す）。このように、フレネルレンズ２１が停止することなく連続的に移動を続けるため、フレネルレンズ２１を一方向に往復移動させた場合のようなシンチレーションの強弱のばらつき（移動時／停止時）を防止することができる。

このように、本実施の形態における投写型画像表示装置では、フレネルレンズ２１をＸＹ面内で円運動させることでシンチレーションを低減しているが、このときにフレネルレンズ２１のＸＹ面外への移動が生じると、投写光学系１０３の焦点位置に対してフレネルレンズ２１の入射面が前後に変位することになり、画面の拡大・縮小が生じる。また、フレネルレンズ２１の傾きが生じると、画像のひずみの原因となる。従って、フレネルレンズ２１のＸＹ面外への移動及び傾きを抑制することが必要である。また、フレネルレンズ２１に、剛性不足や環境変化に伴う反りが生じた場合にも、反り量に応じて入射面が変位し、画像のひずみが生じるため、フレネルレンズ２１の反りを抑制することも必要である。

次に、図５及び図６を参照して、本実施の形態におけるフレネルレンズ支持機構の構成について説明する。図５は、フレネルレンズ２１を支持するばねを有するフレネルレンズ支持機構を示す斜視図である。図６は、図７のフレネルレンズ支持機構を示す正面図である。図７は、フレネルレンズを、ばねを用いずに支持する支持機構の別の構成例を示す正面図である。

図５に示すように、フレネルレンズ２１の四隅には、筺体１０との間に、４つの弾性支持ユニット５０（保持手段）が設けられている。それぞれの弾性支持ユニット５０は、長手方向に剛性を有し、屈曲方向に弾性を有するピアノ線などのワイヤ５１の両端に、略直方体のブロック部材５２（固定用部材）を一体成形したものである。一方のブロック部材５２は、筺体１０の後方壁部１１に接着等により固定されており、他方のブロック５２は、フレネルレンズ２１に接着等により固定されている。この状態でワイヤ５１は、ほぼＺ方向を向いている。

図６に示すように、６１は弾性支持体としてのコイルばねであり、筺体１０の底板部１５の左右端近傍に取り付けられている。上述したフレネルレンズ２１は、下端に固定された台座３２がコイルばね６１の上に載置されることで支持される。このコイルばね６１は、所定のばね定数ｋ（Ｎ／ｍｍ）を有しており、フレネルレンズ２１の自重（重さ）をｍｇ（Ｎ）としたとき、コイルばね６１は初期長さからｍｇ／（２ｋ）（ｍｍ）なる長さに変位する。このようにコイルばね６１が、ｍｇ／（２ｋ）（ｍｍ）なる長さに変位した状態において、フレネルレンズ２１の中心が画像投写時の画面中心となるような位置に、コイルばね６１が設置されている。

この状態でモータ４０及びカム４１にＹ方向に加わる荷重Ｆｍは、以下の式（１）にて表される。

Ｆｍ＝ｍｇ−２ｋｘ ・・・（１）
ここで、Ｆｍ：モータ及びカムに加わる軸直角方向荷重（Ｎ）
ｍｇ：フレネルレンズの自重（Ｎ）
ｋ：コイルばね１個のばね定数（Ｎ／ｍｍ）
ｘ：コイルばねの変位（たわみ）量（ｍｍ）
ｋ及びｘは、
ｍｇ−２ｋｘ＝０ ・・・（２）
となる値に設定されており、上述したように２つのコイルばね６１がフレネルレンズ２１の自重を支えているため、フレネルレンズ２１を回転させていない状態では、荷重Ｆｍはゼロとなる。すなわち、モータ４０及びカム４１には、荷重が加わらない。

一方、図７のようにフレネルレンズ２１を支持するばねを有しない場合、フレネルレンズ２１の静止状態において、モータ４０及びカム４１には、フレネルレンズ２１の自重が加わる。この場合、モータ４０及びカム４１にＹ方向に加わる荷重は、以下の式（３）で表される。
Ｆｍ＝ｍｇ ・・・（３）

次に、図６及び図７の各場合におけるフレネルレンズ２１の円運動に必要なモータのトルクについて説明する。図６において、モータ４０が回転すると、モータ４０の回転軸に対して所定距離ｅだけオフセットしたカム４１により、フレネルレンズ２１がｅだけ持ち上げられる。コイルばね６１の変形量は、フレネルレンズ２１の移動量だけ減少して（ｘ−ｅ）となる。従って、フレネルレンズ２１を円運動させるために必要なモータのトルクＴｍは、以下の式（４）で表される。

Ｔｍ＝{ｍｇ−２ｋ（ｘ−ｅ）}ｅ＝２ｋｅ^２ ・・・（４）
ここで、Ｔｍ：フレネルレンズ２１の円運動に必要なモータ４０のトルク（Ｎｍｍ）
ｅ：フレネルレンズ円運動半径（ｍｍ）

一方、図７のようなばねを用いない構成では、モータ４０が回転し、モータ４０の回転軸に対して所定距離ｅだけオフセットしたカム４１によりフレネルレンズ２１を距離ｅだけ持ち上げる際、フレネルレンズ２１の自重ｍｇをそのまま持ち上げることになるため、フレネルレンズ２１を円運動させるために必要なモータのトルクは、以下の式（５）で表される。
Ｔｍ＝ｍｇｅ ・・・（５）

具体的には、フレネルレンズ２１の自重（重さ）を５０Ｎ、円運動半径を０．２ｍｍ、ばね定数を２．５Ｎ／ｍｍとすると、コイルばね６１を用いた場合（図６）には、式（４）より、０．２Ｎｍｍのトルクのモータでフレネルレンズ２１の円運動が可能であるのに対し、コイルばね６１を用いない場合（図７）には、式（５）より、１０Ｎｍｍのトルクのモータが必要となる。従って、コイルばね６１を設けることにより、トルクの小さい（すなわち小型の）モータで、同じ円運動を実現することができることが分かる。

本実施の形態では、フレネルレンズ２１を支持するワイヤ５１は、Ｘ方向及びＹ方向には屈曲性を有する一方、Ｚ方向には高い剛性を有する（座屈に対する抵抗が大きい）ピアノ線などの材料で構成されている。そのため、フレネルレンズ２１の円運動を比較的小さい負荷で行うことができる一方、Ｚ方向の高い剛性によりフレネルレンズ２１のＸＹ面外への移動及び傾きを抑制することができる。

また、例えばフレネルレンズ２１の剛性が低く、初期的に反りが生じている場合や、温度・湿度変化に起因して経時的に反りが生じた場合であっても、ワイヤ５１のＺ方向の高い剛性により、当該反りを矯正することができ、画像のひずみを抑制することができる。従って、大型のプラスチック製スクリーンを使用した場合でも、上述したフレネルレンズ２１のＸＹ面外への移動及び傾きを抑制する効果に加え、フレネルレンズ２１の反りを矯正することにより、画像のひずみを抑制し、良好な画像を表示することができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、フレネルレンズ２１を連続的に円運動させることができるため、シンチレーションの発生を抑制することができる。さらに、フレネルレンズ２１の自重をコイルばね６１によって支持することにより、より小型のモータで、フレネルレンズ２１の円運動を実現することができる。その結果、シンチレーションを抑制しつつ、投写型画像表示装置の小型化、軽量化（減量化）を実現することができる。

また、フレネルレンズ２１の四隅に配置されたワイヤ５１によってフレネルレンズ２１のＸＹ面外への移動及び傾きを抑制することにより、画像のひずみや解像度の低下を抑制することができ、高品位な画像を表示することができる。

なお、ここでは、フレネルレンズ２１をＸＹ面内において移動させる構成について説明したが、フレネルレンズ２１の代わりに、レンチキュラーレンズスクリーン２２をＸＹ面内において移動させてもよく、同様のシンチレーション低減効果を得ることができる。

また、ワイヤ５１は、フレネルレンズ２１（又はレンチキュラーレンズスクリーン２２）の四隅に限らず、フレネルレンズ２１のＸＹ面外への移動（傾き）を抑制できる位置であれば、外周（各辺）に取り付けてもよい。

実施の形態２．
次に、実施の形態２における投写型画像表示装置のフレネルレンズ支持機構の構成について説明する。図８は、本実施の形態におけるフレネルレンズ２１の支持機構を示す正面図である。図９は、図８の線分ＩＸ−ＩＸにおける断面図であり、図１０は、図８の線分Ｘ−Ｘにおける断面図である。図１１は、図８の線分ＸＩ−ＸＩにおける断面図である。なお、図９及び図１０では、筺体１０及びレンチキュラーレンズスクリーン２２を省略している。

図８に示すように、スクリーン２（ここではフレネルレンズ２１）の表面のＸ方向中心を規定する中心線をスクリーン中心線Ａとし、Ｙ方向中心を規定する中心線をスクリーン中心線Ｂとする。

フレネルレンズ２１と筺体１０との間には、フレネルレンズ２１の四辺を保持するレンズ枠２３が設けられている。レンズ枠２３は、フレネルレンズ２１の四辺に沿って延在する上辺部２３Ａ、下辺部２３Ｂ及び両側辺部２３Ｃ，２３Ｄを有している。上辺部２３Ａ、下辺部２３Ｂ及び両側辺部２３Ｃ，２３Ｄの内周側に、フレネルレンズ２１の外周（上端、下端及び両側端）を保持する凹部２３ｆ（図９）が形成されている。フレネルレンズ２１は、レンズ枠２３の凹部２３ｆに嵌合し、接着剤等によりレンズ枠２３に固定されている。また、レンズ枠２３の入射側（光学エンジン１００側）には、入射光Ｐを遮らない位置に、フランジ部２３０（図９）が突出形成されている。

レンズ枠２３の四隅には、それぞれ（合計４つの）第１の板ばね７１が配設されている。第１の板ばね７１は、Ｘ方向に延在するＸ方向部分７１ａとＹ方向に延在するＹ方向部分７１ｂとを有し、略Ｌ字形状に形成されている。

４つの第１の板ばね７１のうち、レンズ枠２３の上辺部２３Ａに配設された２つの第１の板ばね７１は、スクリーン中心線Ａに対して左右対称に配置されている。各Ｘ方向部分７１ａは、レンズ枠２３の左右の隅（コーナー）からＸ方向内側に延在し、その先端部７１１が、レンズ枠２３のフランジ部２３０（図９）の上面に固定されている。また、各Ｙ方向部分７１ｂは、両側辺部２３Ｃ，２３Ｄに沿って下方に延在し、その先端部７１２が筺体１０の側方壁部１３の内側の面に固定されている。

また、４つの第１の板ばね７１のうち、レンズ枠２３の下辺部２３Ｂに配設された２つの第１の板ばね７１は、スクリーン中心線Ａに対して左右対称に配置されている。各Ｘ方向部分７１ａは、レンズ枠２３の左右の隅からＸ方向内側に延在し、その先端部７１１が、レンズ枠２３のフランジ部２３０の下面に固定されている。また、各Ｙ方向部分７１ｂは、両側辺部２３Ｃ，２３Ｄに沿って上方に延在し、その先端部７１２が筺体１０の側方壁部１３の内側の面に固定されている。

レンズ枠２３の下辺部２３Ｂには、スクリーン中心線Ａに対して左右対称に、一対の第２の板ばね７２が配設されている。それぞれの第２の板ばね７２は、Ｘ方向に延在するＸ方向部分７２ａとＹ方向に延在するＹ方向部分７２ｂとを有し、略Ｌ字形状に形成されている。各Ｘ方向部分７２ａは、レンズ枠２３の下辺部２３Ｂの所定位置（左右の各隅とＸ方向中心との間に規定される位置）からＸ方向内側に延在し、その先端部７２１が、レンズ枠２３のフランジ部２３０（図１０）の下面に固定されている。各Ｙ方向部分７２ｂは、レンズ枠２３の下辺部２３Ｂから筺体１０の底板１５に向けて下方に延在し、その先端部７２２が、筺体１０の底板１５に固定されている。

また、レンズ枠２３の上辺部２３Ａには、スクリーン中心線Ａに対して左右対称に、一対の第３の板ばね７３が配設されている。それぞれの第３の板ばね７３は、Ｘ方向に延在するＸ方向部分７３ａとＹ方向に延在するＹ方向部分７３ｂとを有し、略Ｌ字形状に形成されている。各Ｘ方向部分７３ａは、レンズ枠２３の上辺部２３Ａに沿った所定位置（左右の各隅とＸ方向中心との間に規定される位置）からＸ方向内側に延在し、その先端部７３１が、レンズ枠２３のフランジ部２３０の下面（図１１）に固定されている。各Ｙ方向部分７３ｂは、レンズ枠２３の上辺部２３Ａから下方に向けて延在し、その先端部７３２が、図１１に示す筺体１０の入射側の壁部１６に固定されている。

なお、図１１に示した筺体１０の入射側の壁部１６は、フレネルレンズ２１の入射面と平行に、なお且つ光学エンジン１００（図１）からの入射光Ｐを遮らない位置に設けられている。また、第３の板ばね７３のＹ方向部分７３ｂは、フレネルレンズ２１の入射光Ｐを遮らないようにするため、鉛直方向に延在するのではなく、光学エンジン１００側（すなわち−Ｚ側）に傾斜しつつ下方に（Ｙ方向に）延在している。つまり、レンズ枠２３における第３の板ばね７３の固定部（先端部７３１）と、筺体１０における第３の板ばね７３の固定部（先端部７３２）とは、Ｚ方向に互いにオフセットした位置関係にある。

第１、第２及び第３の板ばね７１，７２，７３のうち、第２の板ばね７２が、フレネルレンズ２１のほぼ全自重を受けるように構成されている。すなわち、第２の板ばね７２は、フレネルレンズ２１の全自重を受けられるだけのばね強度を有している。また、図８に示すように、第１、第２及び第３の板ばね７１，７２，７３は、フレネルレンズ２１を支持している状態で、それぞれのＸ方向部分とＹ方向部分のなす角度が略９０度となるように、予めＬ字結合部の曲げ角度が設定されている。また、第１、第２及び第３の板ばね７１，７２，７３は、レンチキュラーレンズスクリーン２２の投影面内（すなわち、Ｚ方向に見て、レンチキュラーレンズスクリーン２２の外周より内側）に位置している。

レンズ枠２３の下辺部２３Ｂのスクリーン中心線Ａに対して対称な２箇所には、それぞれボイスコイルモータ８０が設けられている。各ボイスコイルモータ８０の一端はレンズ枠２３の下辺部２３Ｂに固定され、他端は筺体１０の底板１５に固定されている。ボイスコイルモータ８０は、直進移動する可動部分を備えたリニアモータであり、レンズ枠２３の下辺部２３Ｂに図中矢印方向（すなわちフレネルレンズ２１の面中心に向かう方向）に駆動力を作用する。左右のボイスコイルモータ８０の可動部分の突出（押し）及び退避（引き）のタイミング等を制御することにより、フレネルレンズ２１を円運動させる。

図１２、図１３及び図１４は、第１、第２及び第３の板ばね７１，７２，７３の形状をそれぞれ示す斜視図である。図１２に示すように、第１の板ばね７１は、上述したＸ方向部分７１ａ及びＹ方向部分７１ｂと、これらを連結するＬ字連結部７１ｃとを有して略Ｌ字状に形成されている。Ｘ方向部分７１ａの先端部７１１がレンズ枠２３に固定され、Ｙ方向部分７１ｂの先端部７１２が筺体１０に固定される。Ｘ方向部分７１ａは、Ｚ方向に幅を有し、Ｘ方向に長さを有し、Ｙ方向に厚さを有しており、これによりＹ方向に撓みやすく構成されている。Ｙ方向部分７１ｂは、Ｚ方向に幅を有し、Ｙ方向に長さを有し、Ｘ方向に厚さを有しており、これによりＸ方向に撓みやすく構成されている。

また、図１３に示すように、第２の板ばね７２は、上述したＸ方向部分７２ａ及びＹ方向部分７２ｂと、これらを連結するＬ字連結部７２ｃとを有して略Ｌ字状に形成されている。Ｘ方向部分７２ａの先端部７２１がレンズ枠２３ｂに固定され、Ｙ方向部分７２ｂの先端部７２２が筺体１０に固定される。Ｘ方向部分７２ａは、Ｚ方向に幅を有し、Ｘ方向に長さを有し、Ｙ方向に厚さを有しており、これによりＹ方向に撓みやすく構成されている。Ｙ方向部分７２ｂは、Ｚ方向に幅を有し、Ｙ方向に長さを有し、Ｘ方向に厚さを有しており、これによりＸ方向に撓みやすく構成されている。

さらに、非動作状態で、なお且つフレネルレンズ２１が中立位置に位置している状態において、第２の板ばね７２だけが撓むように、第２の板ばね７２の初期形状が与えられている。

また、図１４に示すように、第３の板ばね７３は、上述したＸ方向部分７３ａ及びＹ方向部分７３ｂと、これらを連結するＬ字連結部７３ｃとを有して略Ｌ字状に形成されている。Ｘ方向部分７３ａの先端部７３１がレンズ枠２３に固定され、Ｙ方向部分７３ｂの先端部７３２が筺体１０に固定される。Ｘ方向端部７３ａの先端部７３１と、Ｙ方向端部７３ｂの先端部７３２とが、Ｚ方向に互いにオフセットするように、Ｙ方向部分７３ｂは−Ｚ側に傾斜を有してＹ方向に延在している。Ｘ方向部分７３ａは、Ｚ方向に幅を有し、Ｘ方向に長さを有し、Ｙ方向に厚さを有しており、これによりＹ方向に撓みやすく構成されている。Ｙ方向部分７３ａは、Ｚ方向に幅を有し、（−Ｚ側に傾斜した）Ｙ方向に長さを有し、Ｘ方向に厚さを有しており、これによりＸ方向に撓みやすく構成されている。

このように構成されたフレネルレンズ支持機構においては、第１の板ばね７１、第２の板ばね７２及び第３の板ばね７３により支持されたフレネルレンズ２１が中立状態にあるときには、第１の板ばね７１及び第３の板ばね７３は変形せず、第２の板ばね７２のみがフレネルレンズ２１の自重を支えることで変形している。

次に、本実施の形態におけるフレネルレンズ支持機構の動作について説明する。
フレネルレンズ２１は、上述した第１の板ばね７１、第２の板ばね７２及び第３の板ばね７３によって保持されている。そのため、図１５及び図１６に示すように、第１、第２及び第３の板ばね７１，７２，７３の各Ｙ方向部分７１ｂ，７２ｂ，７３ｂが撓むことにより、フレネルレンズ２１のＸ方向の移動が許容される。また、図１７及び図１８に示すように、第１、第２及び第３の板ばね７１，７２，７３の各Ｘ方向部分７１ａ，７２ａ，７３ａが撓むことにより、フレネルレンズ２１のＹ方向の移動が許容される。上述した左右のボイスコイルモータ８０を駆動制御することにより、第１、第２及び第３の板ばね７１，７２，７３を図１５〜図１８に示したように撓ませ、フレネルレンズ２１をＸＹ面内において円運動させることができる。

図１９は、本実施の形態における第３の板ばね７３、すなわちスクリーン中心線Ａを挟んで左右対称に設けられた２つの第３の板ばね７３の作用を示す斜視図である。図２０は、２つの第３の板ばねが、スクリーン中心線Ａを挟んで非対称に設けられた場合の作用を示す斜視図である。

図１９及び図２０のいずれの場合も、第３の板ばね７３のＸ方向部分７３ａの先端部７３１（レンズ枠２３に固定される部分）と、Ｙ方向部分７３ｂの先端部７３２（筺体１０に固定される部分）とは、Ｚ方向にオフセットした位置関係にある。そのため、フレネルレンズ２１が＋Ｘ方向に移動する場合、Ｙ３軸（先端部７３２を通るＹ方向の軸）を中心とした矢印Ｍ方向のモーメントが作用する。

このとき、図２０に示した構成では、２つの第３の板ばね７３が、レンズ中心線Ａに対して非対称に配置されているため、フレネルレンズ２１が＋Ｘ方向に移動する際、それぞれの第３の板ばね７３がＹ３軸を中心として同じ方向のモーメントＭを発生し、これによりフレネルレンズ２１の反りが増大される可能性がある。これに対し、図１９に示した構成では、２つの第３の板ばね７３が、レンズ中心線Ａに対して対称に配置されているため、フレネルレンズ２１が＋Ｘ方向に移動する際、それぞれの第３の板ばね７３がＹ３軸を中心として互いに逆方向のモーメントＭを発生する。そのため、Ｙ３軸を中心とするモーメントが相殺され、フレネルレンズ２１の反りが抑制される。

本実施の形態によれば、フレネルレンズ２１の自重を板ばね（第２の板ばね７２）によって支持することにより、トルクの小さい（すなわち小型の）モータで、フレネルレンズ２１の円運動を実現することができる。これにより、実施の形態１と同様、シンチレーションを抑制しつつ、投写型画像表示装置の小型化、軽量化（減量化）を実現することができる。

また、第１、第２及び第３の板ばね７１，７２，７３は、Ｙ方向に弾性変形する部分（Ｘ方向部分７１ａ，７２ａ，７３ａ）と、Ｘ方向に弾性変形する部分（Ｙ方向部分７１ｂ，７２ｂ，７３ｂ）とを有しているが、Ｚ方向に弾性変形する部分は有していない。すなわち、第１、第２及び第３の板ばね７１，７２，７３は、Ｘ方向及びＹ方向に移動しやすい一方、Ｚ方向の移動に対して剛性は高い。そのため、フレネルレンズ２１のＸＹ面外への移動（傾き）を抑制することができる。すなわち、画像にひずみを発生させることなく、シンチレーションの抑制を実現することができる。

また、第１、第２、第３の板ばね７１，７２，７３は、上述したようにＺ方向の剛性が高いため、（例えばフレネルレンズ２１の剛性が低い等の理由により）フレネルレンズ２１に初期的に反りが生じている場合にも、これらの板ばね７１，７２，７３のＺ方向における剛性により、反りを矯正することができる。従って、例えば大型のプラスチック製スクリーンを使用した場合であっても、フレネルレンズ２１の反りを矯正することで画像のひずみを抑制することができる。

また、温度や湿度に起因して、フレネルレンズ２１に経時的に反りが生じた場合でも、第１、第２、第３の板ばね７１，７２，７３のＺ方向の高い剛性により反りを矯正し、画像のひずみを抑制することができる。

また、第２の板ばね７２によってフレネルレンズ２１の自重を支持する構成のため、フレネルレンズ２１が回転運動していないときには、第１及び第３の板ばね７１，７３は無負荷の状態となる。そのため、第１及び第３の板ばね７１，７３は、フレネルレンズ２１の回転運動時のＸ方向、Ｙ方向の変形に対応できるように設計すればよい。従って、設計制約の厳しい第２の板ばね７２を、テレビとしてスペースに自由度のあるフレネルレンズ２１の下辺部２１Ｂに配置することができ、第１及び第３の板ばね７１，７３の設計における制約を緩和することができる（すなわち、ばねを細く、小さく設計できる）。これにより、筺体１０を薄型化し、デザイン性を向上することもできる。

また、例えばテレビジョン画面を上向き又は下向きにして視聴する場合など、筺体を傾けて設置する場合には、従来の画像表示装置では、筐体の傾きによってフレネルレンズに反りが生じる可能性があるが、本実施の形態では、図８に示したように、フレネルレンズ２１の長手方向（Ｘ方向）の中央近傍に第２、第３の板ばね７２，７３を配置しているため、フレネルレンズ２１の反りを抑制することができる。

また、第１、第２及び第３の板ばね７１，７２，７３は、レンチキュラーレンズスクリーン２２の投影面内に位置しているため、観察者の接触等の外部要因によってスクリーン２１の移動が妨げられることがない。

なお、上述した実施の形態１と同様、ここではフレネルレンズ２１をＸＹ面内において移動させる構成について説明したが、フレネルレンズ２１の代わりに、レンチキュラーレンズスクリーン２２をＸＹ面内において移動させてもよく、同様のシンチレーション低減効果を得ることができる。

また、本実施の形態では、ボイスコイルモータ８０を用いてフレネルレンズ２１の円運動を行うと説明したが、実施の形態１で説明したカム４１及びモータ４０を用いてもよい。

本発明は、家庭又は業務用の投写型画像表示装置に適用することができる。なお、画面が大型化するほどシンチレーションが目立ちやすくなることから、大画面の投写型画像表示装置に本発明を適用すると、より顕著な効果が得られる。

１０ 筐体、 ２ スクリーン、 ２１ フレネルレンズ、 ２２ レンチキュラーレンズスクリーン、 ２３ レンズ枠、 ２３０ フランジ部、 ３０ 伝達部材、 ３２ 台座、 ４０ モータ、 ４１ カム、 ５０ 弾性支持ユニット、 ５１ ワイヤ、 ５２ ブロック部材、 ６１ コイルばね、 ７１ 第１の板ばね、 ７２ 第２の板ばね、 ７３ 第３の板ばね、 ７１ａ，７２ａ，７３ａ Ｘ方向部分、 ７１ｂ，７２ｂ，７３ｂ Ｙ方向部分、 １００ 光学エンジン、 １０２ ＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）、 １０３ 投写光学系。

Claims (12)

1. 画像信号に応じて光を出射する光学エンジンと、
   前記光学エンジンから出射された前記光が入射し、平行光として出射するフレネルレンズと、
   前記フレネルレンズから出射された前記平行光を拡散させ、拡散光として出射する拡散部材と、
   前記フレネルレンズ又は前記拡散部材を、前記フレネルレンズ又は前記拡散部材の出射面と平行な面内で移動させる駆動部と、
   前記フレネルレンズ、前記拡散部材及び前記駆動部を支持する筐体と、
   前記筺体に対し、前記フレネルレンズ又は前記拡散部材の自重を支持する弾性支持体と、
   前記フレネルレンズ又は前記拡散部材を当該出射面と平行な面内に移動可能に保持する保持手段と
   を備えたことを特徴とする投写型画像表示装置。
2. 前記自重を支持する弾性支持体が、前記フレネルレンズ又は前記拡散部材の下辺と、前記筺体との間に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の投写型画像表示装置。
3. 複数の前記自重を支持する弾性支持体が、前記フレネルレンズ又は前記拡散部材の前記下辺の中心に対して対称に配設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の投写型画像表示装置。
4. 前記自重を支持する弾性支持体が、前記フレネルレンズ又は前記拡散部材の出射面に平行な面内の移動に対してよりも、前記出射面に垂直な方向の移動に対して剛性が高く構成された弾性部材で構成されていることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の投写型画像表示装置。
5. 前記保持手段は、前記フレネルレンズ又は前記拡散部材の外周部分に取り付けられていることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の投写型画像表示装置。
6. 前記保持手段は、前記フレネルレンズ又は前記拡散部材の出射面に垂直な方向を軸方向とするワイヤで構成されることを特徴とする請求項４に記載の投写型画像表示装置。
7. 前記ワイヤが、矩形状の前記フレネルレンズ又は前記拡散部材の四隅に配設されていることを特徴とする請求項６に記載の投写型画像表示装置。
8. 前記保持手段が、前記フレネルレンズ又は前記拡散部材を弾性的に保持するものであって、前記フレネルレンズ又は前記拡散部材の出射面に平行な面内の移動に対してよりも、前記出射面に垂直な方向の移動に対して剛性が高く構成された弾性部材で構成されていることを特徴とする請求項４に記載の投写型画像表示装置。
9. 前記保持手段が、前記フレネルレンズ又は前記拡散部材の出射面に平行な面内において弾性変形可能な少なくとも２つの部分を備えた板ばね部材を含むことを特徴とする請求項８に記載の投写型画像表示装置。
10. 前記板ばね部材が、矩形状の前記フレネルレンズ又は前記拡散部材の四隅に配設されていることを特徴とする請求項９に記載の投写型画像表示装置。
11. 複数の前記板ばね部材が、前記フレネルレンズ又は前記拡散部材の外周部分に、当該外周部分の中心に対して対称に配設されていることを特徴とする請求項９又は１０に記載の投写型画像表示装置。
12. 前記板ばね部材が、前記フレネルレンズ又は前記拡散部材を保持するレンズ枠に固定されていることを特徴とする請求項９から１１までのいずれか１項に記載の投写型画像表示装置。

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